CC BY
5
Заитов Ш.Ш.
Таянч Докторанти Гидрометеорология Илмий Тадкикот Институти
СУНЪИЙ ЙУЛДОШ ТАСВИРЛАРИНИ ЧУЛ ЛАНДШАФТИ МОНИТОРИНГИ УЧУН БИРЛАМЧИ ВА ИККИЛАМЧИ ЦАЙТА ИШЛАШ ЖАРАЁНИНИНГ ТАХЛИЛИ
Аннотация: Ушбу мацолада уозирги вацтда сунъий йулдош орцали атроф-мууит, метеорологик ва ресурс муаммоларини %ал цилиш учун мулжалланган сунъий йулдош тизимлари тасвирларини цайта ишлаш жараёни келтирилган.Шунингдек, сунъий йулдош тасвирлари орцали масофадан зондлаш маълумотларидан фойдаланиб, усимлик цопламини мониторинг цилишнинг автоматик технологиясини ишлаб чициш методологияси келтирилган. Маълумотларни цайта ишлаш босцичлари иккита асосий блокни уз ичига олади, булар, бирламчи ва тематик цайта ишлаш.
Калит сузлар: NOAA, AVHRR, ENVI.
Zaitov Sh.Sh. basic doctorate Hydrometeorology Research Institute
ANALYSIS OF PRIMARY AND SECONDARY PROCESSING PROCESS FOR SATELLITE IMAGES FOR DESERT LANDSCAPE MONITOR
Annotation: This paper describes the process of processing images of satellite systems currently designed to solve environmental, meteorological, and resource problems in space. A methodology for developing an automated vegetation monitoring technology based on the use of remote sensing data via satellite imagery is presented. The data processing steps include two main blocks, primary and thematic processing.
Key words: NOAA, AVHRR, ENVI.
Кириш. Сунъий йулдош маълумотларини кайта ишлаш жараёни бир катор мустакил боскичлардан иборат, уз навбатида бирламчи ва тематик ишлов бериш жараёнларига булинади. Бу эса уз навбатида зонали космик ахборотини ракамли кайта ишлаш деб аталади. (Козлов Н. П, 1984). Бирламчи ишлов бериш боскичида геометрик тузатиш ва тасвирни калибрлаш ишлари амалга оширилади (Болсуновский М. А, 2006).
Геометрик тузатиш. Ернинг эгрилиги хдсобига тасвирни тузатиш учун куйидаги жараёнлар амалга оширилади:
• Тасвирлаш тизими билан боFлик бузилишлар, баландлик, парвоз тезлиги, тортишиш платформасининг фазовий холатидаги узгаришлар натижасида юзага келган фазовий ва масштабдаги хатоларни йук килиш;
• Тасвирни берилган картографик проекцияга айлантириш.
Тасвирни узгартириш куйидаги муаммоларни хал килиш учун зарур:
• Спектрал акс эттирувчи хусусиятларнинг узгаришида ифодаланган урганилаётган объектнинг динамикасини урганиш учун бир катор кетма -кет тасвирларни пикселма-пиксел таккослаш (Кашкин В. Б, 2001);
• Урганилаётган объектларни вектор катламлари билан биргаликда тасвирларда тахлил килиш учун ГИС технологияларидан фойдаланиш имконияти;
• Масофалар ва майдонларни хисоблаш (масалан, усимлик коплами, кор коплами ва бошкалар).
Методология.Тасвирнинг трансформацияси ва геобоFланиши (хар бир пикселнинг географик координаталарини хисоблаш) икки усулда амалга оширилиши мумкин: орбитал маълумотлар ва ерни бошкариш нукталари.
1. Орбитал маълумотлар буйича геобоглаш алгоритми.
Дастлаб, СГП4 орбитал моделидан фойдаланиб, сунъий йулдош нукталари тасвири пикселларининг географик координаталари хисобланади (Чугунов А.Г, 2004). Орбитал маълумотлар ("сунъий йулдош вектори") НОРАД томонидан ТЛЕ (икки каторли элемент) файли сифатида такдим этилади. (Меёс Ж, 1988). Орбитал маълумотларидан, сунъий йулдошнинг ишга туширилгандан бери канча вакт орбитада булганини аниклаб, унинг канчалик тез харакатланишини хам аниклаштирилади. Ушбу икки жараённинг биргаликдаги ечими пастки сунъий йулдош нукталарининг координаталарини беради (Рис У. Г, 2006). 1 Расмда курсатилганидек, ускунанинг сканерлаш ойнасини буриш ва сунъий йулдошни орбита буйлаб харакатлантириш оркали тасвир хосил булади, яъни, сканерлаш сунъий йулдош харакати буйлаб амалга оширилади (Аксенов Е.П, 1977). Суб сунъий йулдош нукталари туплами (сунъий йулдош харакатланаётганда) пастки сунъий йулдош траекториясини -парвоз эгри чизотининг ердаги проексиясини аниклайди.
Раем 1 Ернинг сунъий йулдош тасвири ёрдамида сканерлаш.
X,ap бир суб-сунъий йулдош нукгасини ypгaниш Ba^ra ТЛЕ фaйлидaги мaвжуд Жулиaн сaнaси фоpмaтигa aйлaнтиpилaди. Суб-сунъий йулдош нуктaлapи x,исоблaб чикилгaндaн сунг, скaнеpлaш чизиклapидa ётaдигaн бapчa колган нуктaлap x,исоблaб чикилaди. Бу еpдa тaсвиpнинг хдр бир пиксели кооpдинaтaлapини x,исоблaш учун куйидaги тaхминлap киpитилaди (Лисицин В. Э, 2006):Ернинг paдиуси Р=6371 км - конст; скaнеpлaш нукгаси белгилaнгaн, яъни, битга чизикни 5 мс скaнеpлaшдa нукга yзгapмaгaн деб x,исоблaнaди. Бу Ba^r ичидa сунъий йулдош 35 м учaди, aммо НОАА фaзовий yлчaмлapи 1,1 км бyлгaнидa бу xaTO ax,aмиятсиз булиб колaди (Шовенгердт Р. А, 2010). Бир чизикнинг скaнеpлaш вaктининг кичик киймaти туфaйли ернинг aйлaниши хдсобга олинмaйди, фaкaт кейинги сунъий йулдош нуктaлapини x,исоблaнaди (Чaндpa, А. М, 2008).Скaнеpлaш чизоти 2048 пикселни Ba мaксимaл скaнеpлaш буpчaги экaнлигини хдсобга олиб, тaсвиp хдр бир пикселининг геогpaфик кооpдинaтaлapи учун x,исоблaш фоpмулaлap куидaги холaтдa келтирилади:
□ = 110,872.
Расм 2. Субсунъий ёълдош ну^тасининг жойлашуви ва сканерлаш (а), сунъий ёълдошнинг позитсияси, Ер юзаси ва маркази (б), сканерлаш чизиFидаги ну^танинг узунлиги ва уртасидаги
бOFЛНКЛНК. (в).
NOAA/AVHRR тизимида сунъий йулдошининг куриш майдони геометриясини хдсобга олган х,олда, сканерлаш мосламасининг параметрларини (сканерлаш ойнасининг айланиш тезлиги ва тортишиш пайтида ±55,4о максимал диафрагма) билиш, шунингдек пастки сунъий йулдош нукталарининг координаталари ва хар кандай тасвир пикселининг координаталари хдсобга олиш мухим хисобланади (Коберниченко В. Г,
2. Маьлумот пуцталари буйича геобозлапиш алгоритми.
Ушбу алгоритм тасвир фрагментининг геобоFлам ва орбитал маълумотларга эга ТЛЕ файли йуклиги учун ишлаб чикилган. Алгоритм боскичма-боскич амалга оширилади (Арушанов М. Л, 1993).
1. ENVI нинг сунъий йулдош тасвирини кайта ишлаш пакети ёрдамида NOAA/AVHRR «*.l1b» форматидаги тасвир компютернинг тегишли каталогидан укилади (Программный комплекс ENVI: учеб. Пособие, 2007). График мухаррир ёрдамида «*.bmp» форматида такдим этилган тасвирнинг бир кисми тасвирдан кесилади (дастлабки боскич).
2. Кесилган фрагмент "*.дос" кенгайтмали матн файлига айлантирилади. Ушбу файл 0 дан 255 ёркинлик даражасидаги кийматлар оралиFида 2048Н (бир сатрдаги пикселлар сони) парчаланувчи элементларнинг матритсасидир. Утказиш жараёни БАСИС 6.6 да махсус ишлаб чикилган "Конвертер" дастури ёрдамида амалга оширилади.
3. "Ернинг эгрилиги" ишлаб чикилган дастури ёрдамида тасвирнинг бир кисми Ернинг эгрилигидан келиб чиккан тузатилган бузилишлар билан парчага айлантирилади.
2005).
4. Бошкарув нукталари фaйлbни шaкллaнтириш. Дaстлaбки боскичда урганилаётган худуд учун уларнинг геогрaфик координaтaлaри курсатилган назорат пунктлари туплами тузилади.
5. Ернинг эгрилиги учун тузатилган тасвир парчаси асосида мое кодлар нукталарининг экран координаталари ("Экран координаталари" дастури ишлаб чикилган) оркали файл тузилади.
6. Ернинг эгрилиги учун тасвирни тузатиш тартиби амалга оширилади.
V. Берилган тасвир фрагментининг хар бир пикселининг географик координаталари мос ёзувлар нукталари ёрдамида хисобланади. S. Тасвир берилган харита проексиясига айлантирилади. Ернинг эгрилиги учун тасвирни тузатиш масаласини хал килиш П1П2,..., П1023, П1024, П1024П1025,..., П2047П2048 элементар ёйларининг узунликларини топишга (3 расм) ва деформатсияланган тасвирни йук килишга каратилади, элементар ёйининг хисобланган узунлигига мос келадиган пикселлар сонини ошириш оркали NOAA/AVHRR тасвир чизиги 2048 пикселни уз ичига олади (Тренихин В. А, 2009). Бунда элементар бурчак □ сканерлаш ускунасининг оний
бурчаги сифатида аникланади.
□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□ = D/2048 = 0,0541°.
- „ : s - X " "о-; Z С"
—TT
нн ^¡Mñ^F
спектрометр ёрдамида тасвир текислигига киритилади.
4-расмда Ернинг эгрилиги учун асл тасвирни тузатиш мисоли курсатилган. Расмдан куриниб турибдики, тасвирнинг четларидаги кучли бузилишлар бартараф этилган ва тасвирдаги объектлар узининг табиий нисбатларини олган ва тасвир берилган картографик проексияга геобоFлaм килиш учун тулик тайёрланган.
Расм 4. Дастлабки тасвир (а) ва геометрик тузатиш киритилган тасвир
(NOAA/AVHRR 12.04.2014).
Натижа.Юкоридаги моделга асосланган геобоFламнинг аниклигини бахолаш (тузатиш жараёнини бажармасдан) баъзи холларда геобоFламнинг аниклиги паст эканлигини курсатди. Жорий тасвирга нисбатан тизимли хатоларни бартараф этиш учун геобоFламнинг натижалари полином якинлашуви ёрдамида тузатилади. БоFланиш хатоларининг хакикий координаталарига чизикли боFликлиги туфайли, биринчи даражали полиномдан фойдаланганда юкори якинлашув аниклигига эришилади, бу эса минимал мос ёзувлар нукталарини курсатишни талаб килади. Дисперсияни тахлил килиш натижалари геобоFламнинг хатосининг назорат нукталарининг координаталарига боFликлигини тавсифловчи чизикли регрессиянинг ахамиятини аниклаш учун такдим этилади.
1 Жадвал
NOAA/AVHRR тасвирларининг геобоFламлигини аниклаш тизими
№ тасвир Максимал мутлак номувофиклик
Тузатишгача Тузатишдан кейин
кенглик узунлик кенглик узунлик
1 0,25 0,28 0,02 0,04
2 0,13 0,30 0,05 0,07
3 0,24 0,25 0,02 0,05
4 0,19 0,19 0,03 0,03
5 0,14 0,17 0,04 0,07
6 0,16 0,15 0,05 0,02
7 0,13 0,15 0,05 0,03
8 0,11 0,21 0,03 0,02
9 0,15 0,23 0,02 0,04
10 0,14 0,18 0,02 0,02
Геометрик тузатиш ва геобоFлашнинг тулик цикл буйича тасвирни бирламчи кайта ишлаш натижаси 5 расмда курсатилган.
Расм 5. NOAA/AVHRR (24.05. 2017) тасвирининг
геометрик тузатиш киритилган ва тулик геобоFланган холати
Хулоса.Хулоса килиб айтганда NOAA/AVHRR сунъий йулдош тасвирларини бирламчи кайта ишлашнинг барча боскичларини амалга ошириб, ундан кейин яратилган дастурий мажмуа асосида ернинг мониторинги учун кунлик тасвирларни ернинг эгри чизотидан холи килиб фойдаланиш мумкин.
Бундан ташкари MODIS сунъий йулдошининг AQUA ва TERRA махсулотлари маълумотлар базасидаги тасвирларни тематик кайта ишлашда кулланиладиган программалаштириш ишлари, тасвирлар форматларини автоматик равишда TIFF форматига утказиш имконини берувчи модуллар оиласи ишлаб чикилди. Юкоридаги геометрик тузатишлар NOAA/AVHRR махсулоти учун кулланилди. Сабаби, MODIS тасвирларини геометрик тузатиш ишлари самовий бортнинг узида амалга оширилади.
Фойдаланилган адабиётлар руйхати:
1. Аксенов Е. П. Теория движения искусственных спутников Земли. - М.: Наука. - 1977. - 221 с.
2. Арушанов М. Л. Простая модель географической привязки сканёрных снимков малого разрешения, обеспечивающая высокую точность // Исследование Земли из космоса, №3. - 1993. - С. 41-46.
3. Болсуновский М. А. Геометрическая коррекция данных со спутника Quicqbird // Геопрофи. 2006. № 1. С. 16-19.
4. Кашкин В. Б., Сухинин А. И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. Учебное пособие. - М.: Логос, 2001. - 264 с.
5. Коберниченко В. Г. Особенности формирования изображений в космических радиолокаторах с синтезированной апертурой // Вестн. УГТУ-УПИ. Теория и практика радиолокации земной поверхности. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. № 19(71). С. 43-50 (Сер. радиотехн).
6. Козлов Н. П. Природа Земли из космоса. -Л.: Гидрометеоиздат,1984.-151 с.
7. Лисицин В. Э. Практикум по фотограмметрии и дистанционному зондированию. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - 200 с. 3.
8. Меёс Ж. Астрономические формулы для калькуляторов. - М.: Мир, 1988. - 166с.
9. Программный комплекс ENVI: учеб. пособие [Электронный ресурс]. М.: Компания «Совзонд», 2007. URL: www.sovzond.ru
10. Рис У. Г. Основы дистанционного зондирования. / пер. с англ. М.: Техносфера, 2006. - 336 с.
11. Тренихин В. А., Коберниченко В. Г. Оценка фрактальной размерности космических снимков на основе модификации локально-дисперсионного метода // Нелинейный мир. 2009. № 2. С. 146-153.
12. Чандра, А. М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / С. К. Гош - М.: Техносфера, 2008. - 312 с.
13. Чугунов А. Г. Географическая привязка спутниковых данных //Информационные системы. Тр. постоянно действующей научно-технической школы-семинара. - 2004. - C. 38-45.
14. Шовенгердт Р. А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. М.: Техносфера, 2010.
